0001-定量杯式灌裝機總體設計
0001-定量杯式灌裝機總體設計,量杯,灌裝,總體,整體,設計
灌裝機技術及設計優(yōu)化綜述
包裝是產(chǎn)品進入流通領域的必要條件，而實現(xiàn)包裝的主要手段就是使用包裝機械。
包裝機械是指能完成全部或部分產(chǎn)品和商品包裝過程的機械。包裝過程包括充填、裹包、封口等主要工序，以及與其相關的前后工序，如清洗、堆碼和拆卸等。此外，包裝還包括計量或在包裝件上蓋印等工序。使用機械包裝產(chǎn)品可提高生產(chǎn)率，減輕勞動強度，適應大規(guī)模生產(chǎn)的需要，并滿足清潔衛(wèi)生的要求。
一、概述
液體灌裝機按灌裝原理可分為常壓灌裝機、壓力灌裝機和真空灌裝機。
????常壓灌裝機是在大氣壓力下靠液體自重進行灌裝。這類灌裝機又分為定時灌裝和定容灌裝兩種，只適用于灌裝低粘度不含氣體的液體如牛奶、葡萄酒等。
????壓力灌裝機是在高于大氣壓力下進行灌裝，也可分為兩種：一種是貯液缸內(nèi)的壓力與瓶中的壓力相等，靠液體自重流入瓶中而灌裝，稱為等壓灌裝；另一種是貯液缸內(nèi)的壓力高于瓶中的壓力，液體靠壓差流入瓶內(nèi)，高速生產(chǎn)線多采用這種方法。壓力灌裝機適用于含氣體的液體灌裝，如啤酒、汽水、香檳酒等。
????真空灌裝機是在瓶中的壓力低于大氣壓力下進行灌裝。這種灌裝機結構簡單，效率較高，對物料的粘度適應范圍較廣，如油類、糖漿、果酒等均可適用
????其流程一般為：裝有空瓶的箱子堆放在托盤上，由輸送帶送到卸托盤機，將托盤逐個卸下，箱子隨輸送帶送到卸箱機中，將空瓶從箱子中取出，空箱經(jīng)輸送帶送到洗箱機，經(jīng)清洗干凈，再輸送到裝箱機旁，以便將盛有飲料的瓶子裝入其中。從卸箱機取出的空瓶，由另一條輸送帶送入洗瓶機消毒和清洗，經(jīng)瓶子檢驗機檢驗，符合清潔標準后進入灌裝機和封蓋機。飲料由灌裝機裝入瓶中。裝好飲料的瓶子經(jīng)封蓋機加蓋封住并輸送到貼標機貼標，貼好標簽后送至裝箱機裝入箱中再送到堆托盤機堆放在托盤上送入倉庫。
????裝各種飲料用的瓶子灌裝流水線的流程基本相似。但因飲料性質不同，使用的灌裝機和壓蓋機也不同。例如啤酒灌裝流水線除選用合適的灌裝壓蓋機外，還增加一部殺菌機。封蓋機根據(jù)使用的蓋形(王冠蓋、旋蓋、塞蓋等)不同而選用相應的機種。
二、灌裝機的分類及選擇
因為采用機械化灌裝不僅可以提高勞動生產(chǎn)率，減少產(chǎn)品的損失，保證包裝質量，而且可以減少生產(chǎn)環(huán)境與被裝物料的相互污染。因此，現(xiàn)代化酒水生產(chǎn)行業(yè)一般都采用機械化灌裝機。灌裝機知識分類：不同的裝填物料（含氣液體、不含氣液體、膏狀體等）和不同的包裝容器（瓶、罐、盒、桶、袋等），使用灌裝機的品種也不盡相同，通常灌裝機的分類方法如下表：
1、按自動化程度： 手工灌裝機、半自動灌裝機、全自動灌裝機、灌裝壓蓋聯(lián)合機
2、按結構：直線式灌裝機、旋轉式灌裝機
3、按定量裝置： 容杯式灌裝機、液面式灌裝機、轉子式灌裝機、柱塞式灌裝機
4、按灌裝閥頭數(shù)：單頭灌裝機、多頭灌裝機
5、灌裝原理：真空灌裝機、常壓灌裝機、反壓灌裝機、負壓灌裝機、加壓灌裝機
6、按供料缸結構分：單室供料灌裝機、雙室供料灌裝機、多室供料 灌裝機
7、按包裝容器升降結構分：滑道式升降灌裝機、 氣動式升降灌裝機、滑道氣動組合升降灌裝機
灌裝機的選擇：合理選擇灌裝機是保證產(chǎn)品質量，提高經(jīng)濟效益的重要途徑。一般來說，應密切聯(lián)系生產(chǎn)實際，盡量選擇質量好、效率高、結構簡單、使用維修方便、體積小、重量輕的灌裝機。灌裝機知識在選擇灌裝機時，應遵循以下原則。
為生產(chǎn)工藝服務的原則。首先應根據(jù)灌裝物料的性質（粘度、起泡性、揮發(fā)性、含氣性等）選擇適宜的灌裝機，以滿足生產(chǎn)工藝要求。例如對于芳香較濃的酒液，為避免揮發(fā)性芳香物質受到損失，一般應采用容杯式或常壓灌裝機；對于果汁類料液，為了減少與空氣接觸，保證產(chǎn)品質量，一般應采用真空加汁類灌裝機。其次，應使灌裝機的生產(chǎn)能力和前后工序的加工、包裝機械的生產(chǎn)能力相匹配。
生產(chǎn)率高和產(chǎn)品質量好的原則。生產(chǎn)率的高低直接反映生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力。所以生產(chǎn)率越高，其產(chǎn)生的經(jīng)濟效益越好。為了提高產(chǎn)品質量，應選擇設備精度高、自動化程度也高的灌裝機。但是設備的售價也相應提高，增大了產(chǎn)品的單位成本。因此在選擇灌裝機時，應結合生產(chǎn)工藝要求，對相關的因素進行綜合考慮。
工藝范圍寬的原則。灌裝機的工藝范圍是指其適應不同生產(chǎn)要求的能力。工藝范圍越寬，越能提高設備的利用率，實現(xiàn)一機多用，即利用同一設備可以灌裝多種物料和多種規(guī)格。因此為了適應酒水、飲料行業(yè)多品種、多規(guī)格的生產(chǎn)要求，應選擇工藝范圍盡可能寬的灌裝機。
三、無菌灌裝
無菌灌裝是液體灌裝生產(chǎn)技術的大前提。自從1961年世界首臺用過氧化氫殺菌的利樂包無菌灌裝機問世至今，無菌灌裝技術已發(fā)展到日臻完善的程度，它已成為集機電一體化技術，現(xiàn)代化學、物理學、微生物學、自動控制、計算機通訊等多項高新技術于一體的高端技術[1]，并隨著現(xiàn)代技術與日俱進地不斷發(fā)展。就紙塑無菌包裝機而言，有立式和臥式，在線成形紙盒和預成型紙盒，包裝形式也從最早的多面體包裝發(fā)展到具有不同容量的磚形紙盒包裝和屋頂包裝，式樣更為新穎并盡可能地適合消費者的心理。PET瓶因質輕、透明、不易破碎、可再循環(huán)而得到迅速發(fā)展。從熱灌裝發(fā)展到無菌灌裝使PET瓶的優(yōu)點得到了充分的發(fā)揮，無菌灌裝技術的應用使瓶器成本降低的同時瓶型更為多樣化，可以實現(xiàn)從PET原料直接制瓶并在線無菌灌裝，使整體成本進一步降低，這些技術的進步與微生物柵欄系統(tǒng)的不斷完善，更立足于安全性，可靠性和環(huán)保是密不可分的。
液體食品滅菌技術的不斷創(chuàng)新和完善是無菌灌裝技術裝備得以迅速發(fā)展的重要組成部分。流體控制系統(tǒng)的應用使液體食品的殺菌時間、溫度得到了精確有效的控制，從而確保了產(chǎn)品質量的穩(wěn)定和安全。隨著人們對食品營養(yǎng)和色、香、味的追求，希望市售的液體食品、果汁、飲料和牛奶等更接近于食品原有風味和營養(yǎng)。多年來，科學家們?yōu)榇瞬粩嗵剿骱蛯で蟾鼮橄冗M的滅菌方法，其中除了經(jīng)典的用蒸汽作為加熱介質的HTST和UHT之外，微波殺菌、電阻加熱技術、高壓殺菌、高壓脈沖電場、無線電波、激發(fā)態(tài)紫外光脈沖殺菌技術等物理方法的殺菌技術正在得到深入研究，有的已實現(xiàn)商業(yè)化。
1.無菌灌裝機
自從1976年廣東罐頭廠引進第一臺利樂公司的無菌灌裝機生產(chǎn)菊花茶和番石榴汁至今已經(jīng)歷了近40個年頭，現(xiàn)在全國已有超過400臺紙塑復合材料包裝的無菌灌裝機在運轉。此外，還有灌注濃縮果蔬汁或原漿的大袋無菌灌裝機和復合塑料薄膜包裝的無菌灌裝機在運營。2001年北京匯源果汁和天津頂新集團率先引進了5條PET瓶無菌灌裝生產(chǎn)線以來全國共引進了17條這樣的生產(chǎn)線。這些無菌灌裝生產(chǎn)技術裝備的引進對推動和發(fā)展我國的飲料工業(yè)起到了促進作用，使我國飲料行業(yè)的生產(chǎn)技術裝備進入了國際先進行列。
無菌灌裝機的形式取決于包裝材料，就其實現(xiàn)無菌灌裝的關鍵技術而言，一臺性能完備的無菌灌裝機應包含對包裝材料滅菌、無菌液體食品輸送、在無菌氛圍中灌注和密封等裝置，此外還應具備CIP和SIP的條件。有多種方式對紙塑包裝材料的滅菌。利樂公司的紙塑包裝材料是浸沒在濃度為35%的熱過氧化氫溶液中然后形成圓柱狀卷筒，在高溫條件下將H2O2分解的O3對材料進行殺菌，并在充滿O3的卷筒內(nèi)完成物料灌注和密封的。PKL的康美包則是在成形紙盒中將霧化的H2O2充分噴射在紙盒內(nèi)外，再用熱空氣使H2O2分解產(chǎn)生的O3對紙盒殺菌，同時也造成小環(huán)境中的O3氛圍，并在此灌裝和密封。作為大袋無菌灌裝的多層薄膜復合袋是用類似柱塞的塞子將灌注口預先密封，再以足夠劑量的CO60輻照以殺滅包裝袋中的微生物，在灌裝機的無菌室里對灌注口外消毒、拔蓋、灌注和密封。早期的無菌室是用鹵素或過氧化物等化學藥劑進行消毒的，而現(xiàn)在已多數(shù)采用飽和蒸汽殺菌，無菌室的容積不足0.01M3。
紙塑包裝材料的缺點是難以再循環(huán)，如果不加以專門回收，對環(huán)境的污染是不言而諭的。近年來，PET（聚對苯二甲酸乙二醇酯）瓶在飲料工業(yè)中的應用得到了迅速發(fā)展，其優(yōu)點除了消費方面的便利外還可以實現(xiàn)制瓶和灌裝的高效生產(chǎn)，材料可再循環(huán)。實現(xiàn)PET瓶無菌灌裝的關鍵技術主要是瓶和蓋的殺菌、灌裝密封區(qū)的無菌氛圍的保持，以及灌裝機本身應滿足無菌灌裝的要求。
用于瓶器和蓋子殺菌的主要方法是采用化學藥劑，目前使用較多的是過氧化氫、過氧乙酸和環(huán)氧乙烷等。使用時，將其升溫、霧化、全方位地噴射到瓶器的各個部位，經(jīng)一定的反應時間再用無菌水沖洗使瓶內(nèi)的化學殘留物降到最低程度。
高速PET瓶無菌灌裝機是將瓶器殺菌-沖洗、灌裝和密封設計成三臺獨立的旋轉式機型，由星形轉輪將其連接為組合機，并被包容在一個龐大的無菌室里，其中灌裝-密封區(qū)的潔凈度達100級，無菌空氣在無菌室里自上而下作層流流動，呈正壓狀。生產(chǎn)結束和開機前用發(fā)泡的消毒劑對無菌室消毒。不少企業(yè)為縮小無菌空間作了努力，如SIG西蒙納西公司將灌裝閥和瓶器傳輸通道收容在只有9m3的潔凈區(qū)域內(nèi)，在回轉體與靜止的隔離罩之間采用動態(tài)液體密封，保持無菌區(qū)的正壓操作?？s小無菌區(qū)的好處是降低了消毒劑的用量，節(jié)省了消毒時間，減輕化學藥劑對操作人員的污染，還便于對無菌室以外的機械部件進行維護。
灌裝機是無菌灌裝的核心，在機械構件上普遍采用瓶頸夾持輸瓶方式，灌裝口不與瓶器接觸，用電磁流量計或稱重法計量。此外，尤其要保證機器運行的高度穩(wěn)定性，使其在數(shù)十小時的連續(xù)運行中基本不發(fā)生機械或控制方面的明顯故障。這就意味著對材料、制造、熱處理、另部件檢驗等等提出了很高的要求。
2.制瓶機與灌裝機的聯(lián)線
為最大限度減少灌裝過程可能發(fā)生的細菌污染和包裝材料的物流環(huán)節(jié)，越來越多的企業(yè)采用制瓶與灌裝聯(lián)線的生產(chǎn)方式。目前國內(nèi)引進的西帕制瓶機與博克瑪無菌灌裝機的組合，PET片材注胚和吹瓶在同一臺機器上完成，瓶器通過氣流直接送到無菌灌裝機。SIG集團的科伯拉斯與西蒙納西，以及利樂-西得樂集團的COMBI系統(tǒng)是用預制瓶胚為基材，吹瓶機與灌裝機直聯(lián)的生產(chǎn)線，在生產(chǎn)線中還可以插入旋轉式等離子涂層設備以增加PET瓶的阻隔性能。為了確保PET瓶的衛(wèi)生安全，利樂-西得樂的超潔凈無菌灌裝系統(tǒng)對送入加熱爐的瓶胚先進行預殺菌，即用紫外線對瓶胚殺菌、再用0.3MPa的無菌空氣對其吹掃和真空吸塵。吹瓶機與灌裝機組合為一個機組。瓶器的殺菌和沖洗是在由4-9個星形輪組成的輪系的傳送過程中完成的。瓶器被星形輪傳送的過程中得到多次消毒和清洗，消毒液以高壓脈沖方式噴射到瓶器內(nèi)外的各個部位，再用120℃熱空氣激活殺菌劑，多工位消毒的優(yōu)點在于一旦個別噴頭堵塞也不會發(fā)生瓶器遺漏消毒的可能性。若干個星輪幾乎呈直線方式排列并被包容在層流流動的百級凈化的無菌空氣中，整個系統(tǒng)的無菌空間只有十幾個立方米。
聯(lián)線生產(chǎn)的優(yōu)點是顯而易見的，它首先減少了包裝物的運輸和儲存，使其在最大限度地避免細菌污染的同時減少了中間費用。
3.國內(nèi)無菌灌裝技術裝備的進展
液體食品無菌灌裝是屬于最有發(fā)展前景的包裝技術領域，新的無菌包裝產(chǎn)品，新的無菌灌裝機，以及使其應用范圍擴大的新包裝材料層出不窮，國內(nèi)外眾多的廠商都在為這一領域的發(fā)展開展研究工作。
1990年航空部工藝研究所研制成功的大袋無菌灌裝系統(tǒng)標志著我國無菌包裝技術自主設計的開端。此后，廣東遠東食品包裝機械公司推出了2500CPH的磚型紙塑無菌包裝機。杭州中亞和航空集團工藝研究所又分別研制了UHT殺菌奶的塑料薄膜包裝的無菌灌裝裝置。2001年美星順峰報導了該廠與廣東樂百氏集團共同研制的36000BPH PET瓶無菌灌裝機投入試運行以來，合肥中辰、南京輕機、廊房包裝設備制造和樂惠集團也加快了研制步伐，其設計、制造和試驗是在十分嚴謹?shù)臍夥罩羞M行的。
開發(fā)和研制無菌灌裝機首先要立足于提高灌裝機本身各另部件的設計和制造精度、提高機器運轉的穩(wěn)定性和高可靠性，使機械結構設計滿足無菌灌裝的要求，而不是依靠建立一個無菌區(qū)來適應機器的需要。此外，還應該注意外圍裝置的配套，如無菌水、殺菌劑、無菌空氣的制備和無菌室的清洗和消毒等。性能優(yōu)良的無菌灌裝技術裝備是現(xiàn)代科技、現(xiàn)代制造和控制技術的集中體現(xiàn)，也是一個企業(yè)整體技術水平的綜合表現(xiàn)。深信在不久的將來我們期待的國產(chǎn)液體食品的無菌灌裝技術裝備將在我國飲料行業(yè)迅速推廣使用，使我國國產(chǎn)飲料裝備制造水平提升到新的高度。
四、灌裝工藝
隨著PET瓶裝飲料的制瓶和灌裝生產(chǎn)裝備不斷完善，灌裝工藝包含熱灌裝和冷灌裝，其中熱灌裝正朝兩大方向分化：高溫熱灌裝和中溫熱灌裝。
高溫熱灌裝采用的是瓶口結晶的PET瓶胚、經(jīng)高溫熱模成型的厚壁PET瓶，灌入90oC左右高溫狀態(tài)物料的一種灌裝方式。
中溫熱灌裝技術是利用非結晶瓶口的普通PET瓶胚、經(jīng)熱模成型PET瓶的極限耐熱溫度進行填充的一種灌裝方式。中溫灌裝技術的要點是PET瓶和瓶蓋滅菌處理后，在潔凈的環(huán)境及相對較低的70-80oC條件下灌裝經(jīng)UHT超高溫瞬時滅菌的無菌飲料，經(jīng)封蓋、冷卻、包裝而成產(chǎn)品。
飲料的無菌冷灌裝、高溫熱灌裝或中溫熱灌裝的差異就是受熱時間不同：
無菌冷灌裝采用UHT超高溫瞬時殺菌，對物料的熱處理時間不超過30秒，然后迅速降至常溫并進行灌裝。
高溫熱灌裝采用的經(jīng)UHT殺菌后的物料，需長時間處在很高溫的狀態(tài)之下，對產(chǎn)品口感、色澤以及熱敏性營養(yǎng)素（如維生素）含量可能影響較大。
中溫熱灌裝是介于高溫熱灌裝和無菌冷灌裝之間的工藝，對產(chǎn)品口感、色澤以及熱敏性營養(yǎng)素（如維生素）含量影響相對較小、包材成本較低。
五、多功能包裝機械
機械功能多元化醫(yī)藥產(chǎn)品已趨向精致化和多元化方向發(fā)展，單品種大批量的產(chǎn)品越來越少，而多品種小批量的產(chǎn)品日益成為主流。在大環(huán)境的變化趨勢下，多元化、具有多種切換功能，能適應多種包材和模具更換的包裝機才能夠適應市場的需求。下面詳細介紹成型—灌裝—密封三合一包裝機。
加入WTO后，國內(nèi)醫(yī)藥市場競爭日趨激烈，國家對藥品包裝提出了更高要求，高速優(yōu)質的成型—灌裝—密封三合一設備為企業(yè)提高競爭力增加了強有力的砝碼。據(jù)調(diào)查分析，至2010年國內(nèi)制藥企業(yè)對這一技術的需求量將達1300臺以上。同時該設備更可應用于食品、飲料行業(yè)，市場前景廣闊。國內(nèi)包裝設備企業(yè)也積極把握這一市場機遇，紛紛推出各種三合一包裝設備。
成型—灌裝—密封三合一技術的種類根據(jù)包裝制品與包裝物不同，可分為制袋—灌裝—封口、制杯—灌裝—封口、吹瓶—灌裝—封口等多種不同形式。
塑袋成型—灌裝—封口設備使用已經(jīng)印刷好產(chǎn)品標識的復合包裝膜，在一條生產(chǎn)線上同步完成復合包裝膜制袋、包裝物填充、包裝容器封口、產(chǎn)品標識等功能。相對于其他包裝形式如玻璃瓶、塑料瓶的包裝，進行袋式軟包裝生產(chǎn)，相關配套設備、包裝材料費用相當?shù)?；包裝材料輕便，同時可帶來運輸成本的節(jié)約；使小容量產(chǎn)品的單獨包裝（例如5-10ml）成為可能；更具有貨架展示性、品牌的強調(diào)性以及方便消費者使用。
塑杯成型灌裝封口設備是指在同一臺設備或由相鄰的幾臺設備組成的流水線上完成塑杯的成型、物料充填及封口工作，一次性生產(chǎn)出完整的可上市的產(chǎn)品。設備主要包含供料、預熱、成型、灌裝、密封、分切和廢料收集等工位。由于這一產(chǎn)品包裝具有成本低、灌裝中再污染的程度低、產(chǎn)品的柜臺展示效果好等優(yōu)勢，塑杯成型灌裝封口設備現(xiàn)已被國內(nèi)乳品廠家廣泛應用于酸奶、巴氏奶、冰淇淋及醬料的包裝。
吹灌封三合一技術（Blow/Fill/Seal）是一種無菌包裝技術，機器以單一工序在無菌狀態(tài)下完成塑料容器的整個吹塑、灌裝、封口過程。這一技術目前主要用于瓶或袋裝靜脈注射劑、沖洗劑、消毒劑、呼吸系統(tǒng)產(chǎn)品、鏡片護理產(chǎn)品等（容量可為30ml-1000ml）以及用于眼、耳、鼻的滴劑，小容量非經(jīng)腸道吸收藥、口服液、油膏、軟膏、吸入藥劑和滴劑等（容量可為0.1ml-30ml）的包裝，也有部分用于食品、飲料、調(diào)味品等包裝。
近年來，隨著市場競爭日漸加劇以及對食品、飲料、醫(yī)藥等安全衛(wèi)生要求的不斷提高，各種多功能包裝機正受到市場前所未有的關注。
提到多功能包裝機，其中生產(chǎn)線的數(shù)控快速轉換又是其生產(chǎn)線上不可或缺的重要技術。
行業(yè)一致、普遍適用的包裝設備設計平臺，在滿足最基本的實際需求之后，特殊設計享有標準化的自動化控制，能使客戶受益于與其特殊應用要求相結合的解決方案，形成了設備能夠進行數(shù)控快速轉換的設計理念，進而實現(xiàn)設備的多功能性。
一條用于飲料、乳品、藥劑、日化產(chǎn)品的完整包裝線大體應包括拆垛、理瓶、輸送、洗瓶、灌裝、封口、貼標、裝箱、輸箱、碼垛等若干工序以及生產(chǎn)線中各工序間的檢測。包裝容器和產(chǎn)品在一條包裝生產(chǎn)線上進行經(jīng)常的更換，為設備調(diào)整和設備的可靠運行帶來了一定的困難。
具備快數(shù)控速轉換功能的生產(chǎn)線可以認為是為用戶包裝需求量身訂做的設備，它是這種專用設備在一個企業(yè)進行包裝生產(chǎn)的通用化設備，它可以實現(xiàn)包裝物料的更換、瓶型的更換、商標的更換、紙箱的更換、貨盤的更換。
理想的數(shù)控快速轉換，已經(jīng)能夠實現(xiàn)把若干種包裝方式，涉及包裝的產(chǎn)品、瓶型、充填量、包裝能力的所有參數(shù)輸入PLC(可編程控制器)的CPU中，除必須更換的部件外，其余都靠調(diào)整實現(xiàn)。生產(chǎn)線的PLC設計有生產(chǎn)線的更換程序，所有程序的調(diào)整由預先設置完成，而不需要任何控制線路的改變。完成設備的調(diào)整，在人機對話顯示的觸摸屏上根據(jù)需要灌裝的新容器的尺寸和形狀創(chuàng)建參數(shù)，選擇所需要的某種設置，確認即可。同時PLC的所有參數(shù)都具有修改和添加的可能性。這種轉換的調(diào)整應該是不連續(xù)的調(diào)整。
必須變更件的數(shù)量愈少愈好，變更件將利用定位銷、夾具、刻度尺或數(shù)字顯示器定位安裝而不需要調(diào)整。為了簡化這些調(diào)整，這些可調(diào)換的部件以特定容器的規(guī)格進行統(tǒng)一編號，這些編號將存儲在PLC中。
為了讓工作程序簡單、無誤，每種瓶型的所有變更件都是按相同的顏色編好順序。在生產(chǎn)線執(zhí)行產(chǎn)品、瓶型、商標、紙箱、貨盤的更換時，PLC的變更程序一般能夠提示需要更換變更件的部位、數(shù)量和安裝方法。
它除了一次性投資費用較高外，其他各項指標均優(yōu)于常規(guī)的單一高速生產(chǎn)方案。也正是由于設備投資成本加大，制約了設備制造商對快速轉換生產(chǎn)線的研究開發(fā)，其主要原因還是考慮市場的容量和用戶投資的經(jīng)濟性。
自動控制理論的發(fā)展和計算機的廣泛使用為新的技術解決方案的產(chǎn)生奠定了基礎。具有快速轉換功能的數(shù)控多功能液體包裝生產(chǎn)線，設備利用率高，生產(chǎn)具有柔性，可以適應生產(chǎn)變化。當市場需求或設計發(fā)生變化時，不需要系統(tǒng)硬件結構的變化，設備具有生產(chǎn)不同產(chǎn)品的柔性。由于它在解決多品種、中小批量生產(chǎn)上比傳統(tǒng)的技術有明顯的經(jīng)濟效益，因此隨著國際競爭的加劇，無論發(fā)達國家還是發(fā)展中國家都越來越重視柔性技術的開發(fā)。
具備數(shù)控快速轉換的多功能性設計更容易在小型包裝生產(chǎn)線上實現(xiàn)。有報道顯示，國外包裝機械更換瓶型的快速轉換設備最早出現(xiàn)在化妝品和藥品包裝領域。如前所述，化妝瓶包裝更新?lián)Q代比較快，這種市場需求觸發(fā)了多功能包裝機的開發(fā)?？焖俎D換基本還是兩種方式，一些部件無需使用工具實現(xiàn)快速換裝，比如灌裝機的星輪和導板；另一種如灌裝缸的升降，貼標機、裝箱機和碼垛機的調(diào)整由PLC控制若干伺服電機的運轉調(diào)整到需要的位置。
一條液體包裝生產(chǎn)線是否應具有快速轉換的功能，亦即產(chǎn)品是單一高速型還是多功能型，取決于用戶的需求，也取決于其經(jīng)濟性。大型生產(chǎn)線的多功能性有時可能并不具有經(jīng)濟性。以產(chǎn)品品種更換為例。灌裝含氣飲料灌裝機的灌裝閥較灌裝不含氣飲料灌裝機的灌裝閥復雜，設備造價高。一個企業(yè)以生產(chǎn)含氣飲料為主，偶爾生產(chǎn)一點不含氣飲料，可以采購一臺含氣飲料灌裝機灌裝兩種產(chǎn)品；反之，若以生產(chǎn)不含氣飲料為主，偶爾生產(chǎn)一點含氣飲料，如按照含氣飲料灌裝機配置生產(chǎn)線，就可能會在采購一臺不含氣飲料灌裝機的同時另行配置一臺小型的含氣飲料灌裝機，比較起來可能后者更顯得經(jīng)濟。
以產(chǎn)品瓶型更換為例。藥品或化妝品瓶型的外形尺寸變化比較小，容易實現(xiàn)比較經(jīng)濟性的快i塞轉換。如果瓶型的外形尺寸變化較大，則需另有考慮。比如一臺液體灌裝機要使用直徑50mm和直徑150mm兩種瓶型，一般小規(guī)格瓶型灌裝速度快、瓶間距小、設備轉速高；大規(guī)格瓶型灌裝速度慢、瓶間距大、設備轉速低，因為設備的轉速要按照小瓶型設計，設備的瓶間距(通常解釋為設備的模數(shù))要按照大瓶型設計，設備的經(jīng)濟性惟恐要大打折扣。高生產(chǎn)能力的理瓶設備則更不能容忍瓶型變化較大的設計。
對于貼標、裝箱、碼垛設備，包裝的轉換主要靠調(diào)整實現(xiàn)，一個新定位尺寸的實現(xiàn)由伺服電機執(zhí)行，其準確性不容置疑。但位置實現(xiàn)后定位的穩(wěn)定性和可靠性取決于定位器的剛性，對大型設備這也是加大投入的一個方面。所以對于發(fā)展中國家或發(fā)展中企業(yè)，在目前人力成本還比較低的情況下，有時更喜歡使用機械調(diào)整和機械更換，許多更換件的拆卸、安裝、調(diào)整會耗費較多的時間，但較之數(shù)控快速轉換設備可以降低投資。
但具備快速裝換功能的多功能包裝設備已經(jīng)是產(chǎn)品設計的發(fā)展方向了，是一個趨勢。在國外設備大量涌進國門之前，國內(nèi)的設備制造商應開始這方面的研究。企業(yè)在開發(fā)此類產(chǎn)品時，生產(chǎn)線更要具備監(jiān)測、運行和故障診斷的顯示系統(tǒng)，進行生產(chǎn)線運行的精確設計，才能使整條生產(chǎn)線的各種設備運轉始終處于動態(tài)平衡之中，確保設備的效率和可靠性。
六、包裝機械的發(fā)展前景
世界包裝機械業(yè)的發(fā)展有近百年的歷史，大致經(jīng)歷了以下幾個階段：
20世紀40年代中期，食品與卷煙等行業(yè)最先使用包裝機械進行產(chǎn)品包裝，成為現(xiàn)代包裝的先驅；20世紀50年代，在包裝機上廣泛采用光電管、電氣開關，實現(xiàn)了包裝機械的初步自動化；20世紀60年代，在包裝機上廣泛采用各種新興電子原件組成控制系統(tǒng)，并采用機械、電氣、液壓、氣動等綜合技術，出現(xiàn)了專用的自動包裝生產(chǎn)線；20世紀70年代，采用電子計算機對包裝機進行控制，進一步提高了單機和自動線的自動化水平；20世紀80年代以來，包裝機械行業(yè)大量地應用高新技術，使包裝機械及包裝生產(chǎn)線自動化程度、生產(chǎn)效率及包裝質量大大提高。
如今，包裝機械業(yè)已經(jīng)跨入了飛躍發(fā)展的進程。在經(jīng)歷一個多世紀的不斷改革和發(fā)展后，也已形成了完整且成熟的產(chǎn)業(yè)鏈，現(xiàn)在就讓我們了解一些關于目前世界包裝機械業(yè)的發(fā)展狀況。
我國包裝機械業(yè)發(fā)展的腳步較晚，再結合我國建國初期遇到的一些困難，在一定程度上也影響了包裝機械工業(yè)的整體發(fā)展。
隨著國家整體綜合國力的不斷增強，技術難關的逐個突破，我國的包裝工業(yè)已經(jīng)取得了非常大的進步。但是，也不可否認，我國的包裝機械水平較之于世界發(fā)達國家的技術水平仍顯落后，市場發(fā)展過程中也凸現(xiàn)許多問題亟需解決。
基于國家當前的科研水平和經(jīng)濟能力，我們有理由相信，這些現(xiàn)在看似棘手的問題在不久的將來都可以得到妥善的解決。
任何產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都必須依托技術作其最堅實的后盾。同樣，包裝機械業(yè)作為一門生產(chǎn)型的配套工業(yè)，對技術的依賴則更是強烈。
經(jīng)過近一個半世紀的發(fā)展，包裝機械業(yè)的相關技術已日臻成熟。但是隨著科技日新月異的進步和新興材料的不斷出現(xiàn)，對整個產(chǎn)業(yè)的要求也隨之增高。因此，包裝機械業(yè)不僅要解決好目前仍然存在一些問題，更要迎合世界發(fā)展以及人類進步的需求，創(chuàng)新技術。唯有如此，才能跟上時代不斷向前發(fā)展的步伐。
包裝機械業(yè)發(fā)展的最初是隨著新的包裝材料的出現(xiàn)和包裝技術的不斷革新而逐漸發(fā)展、壯大起來的。
隨著工業(yè)革命的興起以及二十世紀60年代以來新材料的出現(xiàn)，特別是對塑料包裝材料的應用后，包裝機械的整個產(chǎn)業(yè)更是發(fā)生重大變革。再加上市場的不斷擴張尤其是超級市場的迅速興起，從而對商品的包裝業(yè)也提出了更新、更高的要求，促進了包裝機械進一步地完善和發(fā)展。
包裝機械業(yè)是包裝業(yè)最重要的配套行業(yè)，與人們的生活息息相關。因此，包裝機械業(yè)必定會隨著人類的不斷進步而持續(xù)發(fā)展，是一個將會得到永久發(fā)展的行業(yè)體系?？梢哉f，只要有人類的存在，就必然有包裝機械業(yè)的存在。
目前，人類的科學技技術水平仍以非常迅速的速度發(fā)展著，這必定會帶動起包裝機械業(yè)的進一步發(fā)展。眾所矚目，包裝機械業(yè)是一個前景非常樂觀的行業(yè)，新興的包裝機械設備和技術是完全可以擁有廣闊市場發(fā)展的空間。
我國包裝機械業(yè)的技術水平目前仍然較低，產(chǎn)品的開發(fā)、性能、質量、可靠性、服務等方面在國際的競爭中依然處于劣勢。因此我國必須采取強有力的措施，如加強宏觀調(diào)控、增大資金投入、引進優(yōu)秀專業(yè)技術人員等，以進一步加快包裝機械業(yè)整體的發(fā)展速度，趕超世界發(fā)達國家的先進水平。
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